컨트롤 밸브의 악세서리 : Regulator (레귤레이터)

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압축공기 시스템 안정적 제어를 위한 Regulator와 Control Valve 악세서리

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오늘은 컨트롤 밸브 (Control Valve)를 동작 시킬때 필요한 공압 구성 요소 중 레귤레이터에 대해 공부해 보겠습니다.

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컨트롤 밸브(Control Valve)의 기본 구성 요소

컨트롤 밸브(Control Valve)의 기본 구성 요소

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1. 레귤레이터 (Regulator)

공기압 제어 기기에서는 압축기로부터 공급되는 공기의 압력을 일정한 수준으로 유지하고, 다양한 사용 목적에 맞게 조절하기 위해 레귤레이터와 압력 제어 밸브 등의 장치가 사용됩니다.

 

Regulator

 

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레귤레이터는 공기압을 감압하여 출구 측의 압력을 설정한 값으로 조절합니다. 이를 통해 출구 측의 압력 변동을 최소화하고, 안정적인 공급을 유지합니다. 또한, 레귤레이터는 입구 측 압력이 변동해도 출구 측 압력을 일정하게 유지하여 사용 목적에 맞는 정확한 압력을 유지합니다.

압력 제어 밸브는 레귤레이터와 유사한 기능을 수행하지만, 레귤레이터가 일정한 압력을 유지하는 데 초점을 맞춘 반면에, 압력 제어 밸브는 입구측 압력의 변동에 따라 출구 측 압력을 일정하게 유지합니다. 이를 통해 출구 측의 공급압력을 조절할 수 있습니다.

이러한 레귤레이터와 압력 제어 밸브 등의 압력 제어 장치는 산업 현장에서 공기압 제어를 위해 광범위하게 사용됩니다.

압축공기 (컴프레셔)장치에서 생산되는 공기는 일정한 압력으로 유지되지만, 각각의 공압 장치들은 다양한 사용 목적에 맞게 압력을 조절하여 사용해야 합니다. 예를 들어, 정밀한 제어가 필요한 장치에서는 사용 압력이 높은 경우에는 감압을 해서 사용해야 합니다.

이를 위해 레귤레이터와 압력 제어 밸브 등의 장치를 사용하여 공급되는 공기의 압력을 감압하거나 설정한 값으로 조절합니다. 이를 통해, 안정적인 사용을 보장하면서도 다양한 사용 목적에 맞게 공기압을 조절할 수 있습니다.

이러한 압력 조절 장치들은 전기 회로에서의 전압 변환 장치와 유사합니다. 전압 변환 장치는 전기를 생산하는 발전소에서 생성된 고전압을 변전소를 거쳐 가정으로 공급되는 220V와 같은 일정한 전압으로 변환시키는 역할을 합니다. 마찬가지로, 압력 조절 장치들은 입구 측에서 공급되는 일정한 압력을 감압하거나 설정한 값으로 조절하여 출구 측에서 안정적인 사용 압력을 유지시키는 것입니다.

따라서, 압력 조절 장치들은 다양한 공압 장치들이 안정적으로 작동할 수 있도록 공급되는 공기의 압력을 조절하는 역할을 합니다. 이를 통해, 안정적이고 정확한 압력 제어가 가능하며, 전기 회로에서의 전압 변환 장치와 비슷한 역할을 수행합니다.

동작 원리는 모든 공압시스템이 동일하게 스프링의 힘과 다이아프램힘이 대항하여 상승과 하강을 반복하며 출구 측 압력을 유지하게 됩니다.
다이아프램하부에 압축공기가 들어가 연결된 스템에 의해 밸브를 여는 역할을 하고, 상부 다이아프램을 눌러주는 스프링에 의해 밸브가 닫히게 됩니다.
이때 적절한 설정값에 의해 일정한 후단 압력을 유지하고, 압력 변동에 따라 열고 닫히기를 반복하게 됩니다.

 

석유화학 공정에 주로 사용되는 Regulator

 

레귤레이터는 압축공기를 조절하는 역할도 하지만, 가스, 정유, 석유화학공정에서 배관에 장착 되어 일반 컨트롤 밸브 대신 사용 하여 운전이 가능합니다.
단, 컨트롤 밸브는 다양한 방식의 제어가 가능하지만, Regulator는 오직 압력(Pressure) 제어만을 위해 사용됩니다.

압력 제어 밸브와(Control Valve) 레귤레이터는 모두 공급되는 공기의 압력을 제어하기 위한 장치입니다. 그러나 각각의 기능과 목적이 다릅니다.

레귤레이터는 입구 측 압력을 감압하여 출구 측 압력을 설정한 값으로 일정하게 유지합니다. 이는 일반적으로 공기압이 일정한 상황에서 특정한 압력을 유지하고자 할 때 사용됩니다. 예를 들어, 공기압을 일정하게 유지해야 하는 기계나 장비에서 사용됩니다.

반면에, 압력 제어 밸브는 입구측 압력의 변동에 따라 출구측 압력을 일정하게 유지합니다. 이는 입구측 압력이 변동하는 상황에서 출구측 압력을 일정하게 유지해야 하는 경우에 사용됩니다. 예를 들어, 공기압이 변동하는 상황에서도 특정한 압력을 유지하고자 할 때 사용됩니다.

따라서, 압력 제어 밸브는 레귤레이터와 비슷한 기능을 수행하지만, 입구측 압력의 변동에 따라 출구 측 압력을 일정하게 유지함으로써 출구 측의 공급압력을 조절합니다. 이와 달리 레귤레이터는 출구측 압력을 설정한 값으로 일정하게 유지함으로써 입구측과 출구측의 압력 변동에도 출구측의 압력 변동을 최소화합니다.

이 부분에 대한 내용은 추후 포스팅 해보겠습니다.

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2. 에어 필터 (Air Filter)

압축공기에는 수분, 먼지 등이 포함되어 있어 이를 제거하기 위해서는 에어 필터가 필요합니다. 에어 필터는 레귤레이터의 입구 측에서 공급되는 공기를 필터링하여, 청정한 공기를 공급합니다.

레귤레이터는 압력을 감압하여 출구 측에서 안정적인 압력을 유지합니다. 그러나 입구 측에서 필터링을 거치지 않은 압축공기에는 미립자와 물방울이 포함될 수 있습니다. 이 경우, 레귤레이터 하부 케이스에 쌓이게 되며, 수동 드레인 또는 오토 드레인 밸브를 통해 배출됩니다.

수동 드레인은 버튼을 눌러 일시적으로 드레인을 열거나, 니들 밸브 형태의 잠금장치를 여닫는 콕 방식이 있습니다. 반면, 오토 드레인은 하부 케이스의 드레인 부에 격리 막이 있어 상부와 하부의 압력 차이에 따라 하부의 압력이 더 높아질 때 드레인됩니다. 이때, 차압 방식과 부력을 이용해 일정량의 수분이 쌓여 플로트를 밀어 올려 드레인을 시키는 플로트 방식이 있습니다.

공정의 환경에 따라 내산성, 내부식성, 내마모성, 고온, 저온, 고압, 더스트, 미스트 등 다양한 요소가 고려되어야 합니다. 따라서, 공정의 환경에 맞는 적합한 레귤레이터를 선택하여 적절한 유지보수와 관리를 통해 건전성을 확보하고, 안정적인 공정 운영을 유지해야 합니다. 이를 통해 안전하고 효율적인 생산을 보장할 수 있습니다.

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3. 공압기호

 

Air Schematic

 

위의 스케매틱에서 가장 중요한 역할을 하는 것은 레귤레이터입니다. 컨트롤 밸브나 온오프 밸브에서 많이 사용되기 때문에 기본적인 공압기호를 파악해 두시는 것이 좋습니다.

하단에는 간략한 기호에 대한 그림이니 참고하시고, 어떤 방식으로 공압기호가 구성되는지 파악해 보면 좋을 것 같습니다.

 

레귤레이터의 공압 기호

 

공압 시스템에서 레귤레이터는 공기압을 일정하게 유지하고, 출구 측 압력을 설정한 값으로 조절하여 안정적인 공급을 유지합니다. 압력 제어 밸브와 레귤레이터는 공급되는 공기의 압력을 제어하기 위한 장치이지만, 각각의 기능과 목적이 다르며, 사용 목적에 따라 선택하여 사용해야 합니다.

또한, 공압 시스템에서는 수분, 먼지 등이 포함된 압축공기를 필터링하기 위해 에어 필터가 필요하며, 수동 드레인 또는 오토 드레인 밸브를 통해 배출됩니다. 공정의 환경에 맞는 적절한 레귤레이터를 선택하여 적절한 유지보수와 관리를 통해 안전하고 효율적인 생산을 보장해야 합니다. 공압기호를 파악하여 스케매틱을 이해하는 것도 중요합니다.

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